Analysis of hot spots in protein-protein interactions

Abstract

Öğrencinin Adı : Sabri Bora ErdemliTez Başlığı : Protein Etkileşimlerindeki Sıcak Noktaların AnaliziÖzetProteinler genellikle bir araya gelerek protein kompleksleri oluşturup bu karşılıklı işbirliğisayesinde fonksiyonlarını yerine getirirler. Neredeyse hücresel faaliyetlerin her aşaması proteinetkileşimleri sayesinde gerçekleşmektedir. Hücredeki organellerin yapılarının oluşumu, biyolojikzarlardan maddelerin transferi ve sinyal nakli bunlara örnek olarak sayılabilir. Bu tez çalışmasınınamacı protein-protein etkileşimlerindeki sıcak nokta adı verilen enerji yönünden önemli olan aminoasitlerin incelenmesidir. Bunun için 4 farklı gruba ait olan 14 değişik protein kompleksinin molekülerdinamik analizi yapıldı. Sıcak noktaların ve protein ara yüzlerindeki diğer amino asitlerin hidrojenbağı yapma kabiliyetleri yan zincirlerinin esnekliğine göre karakterize edildi. Neredeyse bütünkompleks gruplarının ara yüzlerinde hidrofobik amino asitlerin baskın oldukları görüldü. İkinci enbüyük etkiye ise aromatik amino asitlerin sahipti. Tyr, Ser, Phe, Gly ve Thr protein ara yüzlerindediğer amino asitlere göre daha sık olarak karşılaşıldı. Sıcak noktaların diğerlerine göre protein arayüzlerinde daha gömülü ve daha az esnek oldukları görüldü. Fakat bu iki grup amino asidin hidrojenbağı yapma kabiliyetleri arasında hiçbir fark gözükmedi. Bu çıkarımlar protein-proteinetkileşimlerinin anlaşılmasında ve kenetlenme algoritmalarının geliştirilmesinde önemli bir roloynayacaktır.

Name of the Student : Sabri Bora ErdemliThesis Title : Analysis of Hot Spots in Protein - Protein InteractionsAbstractProteins generally function through reciprocal cooperation; they bind together intoprotein complexes and help each other fulfill their functions. Almost every level of cell functionis established by protein-protein interactions including formation of structure in cellularorganelles, the transport entities across the various biological membranes and signal transduction.The objective of this thesis is to investigate the role of energetically important residues called?hot spots? in protein associations. For this purpose 14 different complexes belonging to 4different complex types are analyzed. Molecular dynamics simulations are performed over theseprotein complexes. Hot spots and non hot spot residues in the interfaces are characterized withrespect to their flexibility and hydrogen bond forming ability. Interfaces are dominated byhydrophobic residues in almost all types of complexes. Then the second contribution is fromresidues that have aromatic side chains. Tyr, Ser, Phe, Gly and Thr are more frequent as hot spotresidues than the other residues in the interfaces. Hot spots are found to be more buried than therest of the interface. It is observed that the hot spot residues exhibit less mobility than the rest ofthe interface residues. The hydrogen bond formation ability of the hot spots is not significantlydifferent from the others. These findings should be very important in understanding protein -protein interaction and development of docking algorithms.